液压与气压传动绪论

液压与气压传动机电工程学院教师：李健Email：ly_sword@课程学习目标和基本要求•1．本课程为机械类相关专业的专业基础课程。

本课程的前期课程是：《机械制图》，《机械原理与设计》，《电工技术》，《流体力学》，《高等数学》等。

•2．本课程的教学目的是：使学生了解液压与气压传动的基础知识，掌握各种液压、气动元件的基本原理、特点、应用和选用方法，熟悉各种基本回路、气动程序控制系统的功用、组成和应用场合。

•3．要求：–理论计算：掌握液压与气压传动的基础知识，基本计算方法。

–元件：了解常用液压泵、液压缸、气缸、及控制阀的工作原理、特点及应用。

–系统：能分析一般的液压系统回路和气动控制回路，能设计简单的液压系统及气压传动系统。

–实际动手能力：能按照回路图正确组装液压与气动控制回路。

课程学习目标和基本要求•4．课程资料教科书：《液压与气压传动》，华中理工大学，许福玲、陈尧明，配有自制的多媒体教学光盘一张。

参考书：（1 ）《液压与气压传动》，左健民，机械工业出版社，机械工业出版社（2 ）《液压传动与气压传动》，何存兴、张铁华，华中理工大学出版社•5．本课程的考核：采用形成性考核和期末考试方式课程考核成绩＝形成性考核30％＋期末70％形成性考核＝平时作业及表现15％＋实验10％＋点到5％•6．教学安排：学时数：48 学时（实验学时8 ＋授课学时40）答疑地点：5号楼401时间：每周4下午16：00～18：00绪论一、液压与气压传动的研究对象：1.机器的组成：•机器由动力、传动、工作和控制四个部分组成。

•动力部分：将其他形式的能量转变为机械能，为机器提供动力。

如水轮机、内燃机、电动机、液压马达等。

•传动部分：传递动力和运动、分配能量、改变速度和运动形式。

分为机械传动、流体传动、电力传动。

•工作部分：使加工对象性能、状态、形状、位置发生变化，直接完成机器的预定功能。

如：刀具、卡具、冲头等。

•控制部分：完成被控参数的调节。

2、传动的多种形式比较：1）机械传动：通过轴、皮带或齿轮等机械零件来进行能量传递的装置。

2）电力传动：通过电气元件来进行能量传递的。

3）流体传动：以流体为工作介质来进行能量传递的。

流体传动由于采用的工作介质不同又可分为：气体传动和液体传动。

气体传动：以压缩空气为工作介质来进行能量传递的。

液体传动：以液体为工作介质来进行能量传递的。

液体包括油和水。

•液体传动根据其工作原理的不同又分为：液压传动和液力传动。

•液压传动：是利用液体的压力能来传递动力的。

•液力传动：是利用液体的动能来传递动力的。

液压传动和液力传动是两个不同的概念。

因此，液压与气压传动是研究以有压流体（压力油或压缩空气）为能源介质，来实现各种机械的传动和自动控制的学科。

二、液压与气压传动的工作原理1、工作原理：液压千斤顶动画简化模型据以上实例，可归纳以下三个方面的基本性质：1）力的传递(力比例关系)：是通过流体压力实现的，流体工作压力的大小取决于外负载,（即压力取决于外负载）。

根据帕斯卡原理，密闭连通器内各点的压力到处都相等,故：①作用力F 1和负载力W 之间是通过压力p 传递的。

②液压与气压传动的工作压力p 取决于负载W ，负载愈大，压力p 也就愈高，没有足够的压力是无法驱动负载的。

③当W ＝0时，压力p =0211A W A F p ==2）运动关系：(即位移和速度的传递)是按“容积变化相等”的原则实现的，输出运动的速度取决于供给的流量，（即速度取决于流量）。

在没有漏油，也没有被压缩的条件下，设小缸活塞位移为h1，大缸活塞位移为h2，则：上式两边同除以运动时间t，得：h1A1= h2A2q1=v1A1= v2A2 =q2定义：流量q是指单位时间内液体流过某一截面的体积。

q=v/t=Ah/t= Av结论：①由公式v=q/A可知：活塞移动速度只取决于流入液压缸中油液流量q，与负载无关。

即：活塞的运动速度可以通过改变流量的方式进行调节。

基于这一点，液压传动可以实现无级调速。

②运动的传递依靠“容积变化相等”而实现。

③液压装置的自锁性取决于密封性，即当q=0时，v =0；执行元件可停留在任意位置。

3）功率的传递取决于压力和流量的乘积P==F=vpqvpA1122n在不考虑损失的情况下，机械功率全部转化为液压功率。

压力p和流量q是流体传动中两个最基本的参数。

液压传动和气压传动是以流体的压力能来传递动力的。

三.液压与气压传动系统的组成（1）机床工作台液压系统原理图动画(2) 气压传动系统的组成1.系统组成液压与气压传动主要由以下几个部分组成：（1）能源装置：将机械能转换成流体压力能的装置，主要指液压泵和空压机。

（2）执行元件：将流体压力能转换成机械能的装置，有作直线运动的液(气)压缸和作回转运动液（气）压马达。

（3）控制元件：控制调节液（气）压系统中油液压力、流量和流动方向的装置，主要指各种控制阀。

（4）辅助元件：上述三部分以外的其它装置，如油箱、滤油器、油管、油雾器等。

（5）工作介质：传递能量的流体，即液压油或压缩空气。

2、液压系统的图形符号：GB786—93 规定：1）在一般情况下，液压系统原理图的绘制都用职能符号表示。

2）职能符号都以元件的静止位置或零位表示。

四、液压与气压传动的优、缺点液压传动优点：1、功率－质量比大：体积小、重量轻、结构紧凑；2、能实现无级调速，调速范围宽，可达2000：1；3、易于实现自动化，与电气控制相配和，可较方便地实现复杂的程序动作和远程控制；4、液压装置工作平稳，反应速度快，冲击小；5、液压元件已实现了标准化、系列化和通用化，有利于总体布置设计；6、液压装置操纵方便，易于防止超载，元件得到自然润滑，寿命长。

缺点：1、不能保证严格的传动比。

2、效率低，不宜于作远距离大功率传动。

3、油温和负载的变化直接影响速度的稳定性。

4、制造工艺要求高，所以成本高。

5、液压系统发生故障时，不易检查和排除。

6、液压系统要求有单独的油源。

流体传动的特点•优点:功率大来重量轻, 大力大矩显威风;运动平稳响应快, 无级调速显神通;操纵简单自动化, 过载保护它更行;元件标准系列化, 散热润滑也出名.•缺点:难保严格传动比, 液压不宜远距离;元件精度要求高, 温度影响需注意;信号传递不如电, 液压介质很娇气;总的效率比较低, 找到故障较费力.气压传动优点：1、以空气为工作介质，取用方便，用后可直接排入大气，不会污染环境；2 、空气粘度小(约为液压油动力粘度的万分之一)，沿程损失小，可集中远距离供气；3 、工作压力低(0.2~1MPa)，因此气动元件的材料和制造容易、成本低；4、工作环境适应性好，特别在易燃、易爆、多尘埃、强磁、辐射、震动等恶劣环境下工作；无油气动系统特别适合电子器件、食品及医药生产过程。

缺点：1、与光、电信号相比，气信号传递较慢；2、空气具有可压缩性，因此工作速度稳定性差；3、因工作压力低，所以输出力较小，且传动效率低。

五、液压与气压传动的应用和发展水磨和风车是流体动力最古老的应用实例液压技术发展的历程1650年帕斯卡提出了液体静压传递原理1750年伯努利揭示了流体在管内流动的能量守恒定律1795年英国的约瑟夫·布拉曼发明了世界上第一台水压机1905年美国工程师威廉斯和詹尼将工作介质水改为油——划时代的贡献——改变了液压技术近百年停滞不前的局面——液压界普遍认同1905年是现代液压技术的起始年油压机的诞生开了现代液压技术的新纪元在二十世纪四十年代，亦即第二次世界大战期间，由于军事工业的迫切需要，大大推进了液压技术的进步！在美国的机床制造业中，当时就有30%应用了液压传动。

二十世纪中期，MIT利用反馈技术制成了电液伺服阀，后来用于海军舰艇的操作设备，用于飞机作液压助动器，控制飞机舵面。

二十世纪六十年代电液比例控制技术应运而生。

——电子技术使液压技术走出低谷！——液压技术与电子技术的结合，开创了液压技术发展的新篇章！——当今日新月异的微电子技术和计算机技术又使液压技术驶入了的发展的高速公路！电液伺服、比例技术开创了近代液压技术的新篇章•发展过程：•发展动向：1.正向着高压、高速、大功率、高效、低噪声、经久耐用、高度集成化的方向发展；2.与计算机科学相结合，新型液压元件和液压系统的计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助测试（CAT）、计算机直接控制（CDC）、计算机实时控制技术、机电一体化技术、计算机仿真技术和优化技术；3.与其他相关科学结合，如污染控制技术、可靠性技术等方面也是当前液压技术发展和研究的方向；4.开辟新的应用领域。

电液控制的应用领域加工中心、加工生产线、自动化机床等机床工业模拟驾驶舱、机器人、折臂式小汽车装卸器等智能机械汽车动力系统、ABS(防抱死控制系统)、油气悬架系统等汽车工业注塑机、打包机、校直机等轻工机械火炮控制系统，导弹运输车、导弹发射车等兵器工业轧机压下控制系统、连铸机、修磨机、钢带跑偏控制系统等冶金机械水轮机调速系统电力部门汽车吊车、叉车、港口龙门吊、船舶液压舵机等交通运输挖掘机、装载机、推土机、振动压路机等工程机械应用示例行业、部门。